(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換する第１光電変換部と第１光電変換膜とを有し、この第１光電変換膜は、前記第１光電変換部に対して第１の方向にずれている複数の第１画素と、
入射光を光電変換する第２光電変換部と第２光電変換膜とを有し、この第２光電変換膜は、前記第２光電変換部に対して、前記第１の方向と逆の第２方向にずれている複数の第２画素とを備え、
前記第１及び第２光電変換部は前記第１及び第２画素の中央に位置しており、前記第１及び第２光電変換膜は、前記第１及び第２光電変換部の入射側の一部を覆っている、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１及び第２画素の各々において、前記光電変換部の信号と前記光電変換膜の信号とを加算する第１加算回路と、
隣接している２つの前記第１及び第２画素との間で、前記第１光電変換部の信号と前記第２光電変換膜の信号との加算と、前記第２光電変換部の信号と前記第１光電変換膜の信号との加算とを行う第２加算回路と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１及び第２光電変換部は、半導体基板の表層に形成されたフォトダイオードであり、前記第１及び第２光電変換膜で覆われない部分を受光領域として有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１及び第２光電変換部は、半導体基板上に形成された光電変換膜であり、前記第１及び第２光電変換膜で覆われない部分を受光領域として有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記半導体基板上には、光透過性を有する絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に前記第１及び第２光電変換膜が形成されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記受光領域上に位置している前記絶縁膜の表面には、微細な凹凸が形成されていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前各第１及び第２画素の各々は、その中心に光軸が一致するマイクロレンズと、このマイクロレンズの内側で、頂点が前記受光領域の中心に一致するインナーレンズとを備えることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１及び第２光電変換膜は、その側面に、高屈折率材料の反射壁が形成されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１及び第２画素はカラーフィルタを有し、このカラーフィルタは、前記受光領域上に位置する部分と、前記第１及び第２光電変換膜上に位置する部分との間で、厚みが異なることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記受光領域の面積と、前記第１及び第２光電変換膜の面積とが異なることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
被写体の画像を結像する撮影レンズと、前記画像を撮像する固体撮像装置とを有するデジタルカメラにおいて、前記固体撮像装置は、
入射光を光電変換する第１光電変換部と第１光電変換膜とを有し、この第１光電変換膜は、前記第１光電変換部に対して第１の方向にずれている複数の第１画素と、
入射光を光電変換する第２光電変換部と第２光電変換膜とを有し、この第２光電変換膜は、前記第２光電変換部に対して、前記第１の方向と逆の第２方向にずれている複数の第２画素とを備え、
前記第１及び第２光電変換部は前記第１及び第２画素の中央に位置しており、前記第１及び第２光電変換膜は、前記第１及び第２光電変換部の入射側の一部を覆っている、
ことを特徴とするデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差方式の合焦検出と立体視用の視差画像の撮像とを可能とする固体撮像装置、及びこの固体撮像装置を備えたデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影レンズと、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の固体撮像装置とを備えたデジタルカメラが普及している。このデジタルカメラは、撮影レンズの焦点を自動的に調節するオートフォーカス（以下、ＡＦという）機能を備えていることが普通である。【０００３】
位相差方式の合焦検出に基づいて撮影レンズの焦点を自動調節する、いわゆる位相差ＡＦ機能が知られている（特許文献１〜３参照）。この位相差ＡＦ機能は、固体撮像装置に、通常画像（２次元の静止画）を撮像する通常画素の他に、第１位相差画素（以下、単に第１画素という）と、第２位相差画素（以下、単に第２画素という）とを設けることにより実現される。【０００４】
通常画素は、フォトダイオードの受光面の中心位置と一致する通常開口部を有しており、この通常開口部を通してフォトダイオードに入射した光を受光する。第１画素は、フォトダイオードの受光面の中心位置に対し第１の方向に偏心した第１偏心開口部を有しており、この第１偏心開口部を通してフォトダイオードに入射した光を受光する。第２画素は、フォトダイオードの受光面の中心位置に対し第１の方向とは反対側の第２の方向に偏心した第２偏心開口部を有しており、この第２偏心開口部を通してフォトダイオードに入射した光を受光する。【０００５】
通常開口部、第１偏心開口部、及び第２偏心開口部は、フォトダイオードが形成された半導体基板上を覆う遮光膜に形成されている。第１及び第２偏心開口部のサイズは、通常開口部のサイズよりも小さい。【０００６】
第１画素は、第１偏心開口部のフォトダイオードの受光面の中心位置からのずれ方向からの入射光に対して感度が高い。第２画素についても同様である。例えば、第１画素は右斜め上からの入射光に対して感度が高く、第２画素は左斜め上からの入射光に対して感度が高い。【０００７】
第１画素によって得られる画像と第２画素によって得られる画像とは、撮影レンズの合焦状態に応じて左右方向にシフトする。この２つの画像の間のずれ量は、撮影レンズの焦点のずれ量に対応している。２つの画像は、撮影レンズが合焦しているときには一致してずれ量がゼロとなり、焦点がずれるほどそのずれ量も大きくなる。従って、第１及び第２画素によって得られる各画像のずれの方向と、画像間のずれ量を検知することで、撮影レンズの焦点調整量を求めることができる。【０００８】
この位相差ＡＦ機能を備えたデジタルカメラは、被写体のフレーミング時には、第１及び第２画素からの画素信号に基づいてＡＦ制御を行い、通常画像の撮影時には、通常画素、第１画素、及び第２画素のすべての画素を用いて画像データを生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１０５７７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１５６８２３号公報
【特許文献３】特開２０１０−０９３６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の固体撮像装置では、第１画素は、第１偏心開口部をフォトダイオードの受光面の中心位置からずらしているので、フォトダイオードの一部の領域が遮光膜で覆われており、この領域に向かう光は遮光膜により遮られてしまう。第２画素についても同様である。このため、第１及び第２画素のフォトダイオードに入射する光の量は、通常画素のフォトダイオードに入射する光の量より少なく、第１及び第２画素の感度は、通常画素の感度より低いという問題がある。【００１１】
また、特許文献１〜３に記載の固体撮像装置では、第１及び第２画素は、それぞれ逆方向からの入射光を受光しているので、通常画像の撮像では、隣接する第１及び第２画素同士の画素信号を加算する、いわゆる画素加算を行う必要がある。この場合には、１組みの第１及び第２画素で１個の画素信号を構成するので、通常画像の解像度が低下するという問題がある。【００１２】
本発明は、第１及び第２画素の感度、及び撮影画像の解像度を向上させることが可能な固体撮像装置及びデジタルカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、第１及び第２画素を備えていることを特徴としている。第１画素は、入射光を光電変換する第１光電変換部と第１光電変換膜とを有し、この第１光電変換膜は、第１光電変換部に対して第１の方向にずれている。第２画素は、入射光を光電変換する第２光電変換部と第２光電変換膜とを有し、この第２光電変換膜は、第２光電変換部に対して、前記第１の方向と逆の第２方向にずれている。第１及び第２光電変換膜は、第１及び第２光電変換部の入射側の一部を覆っている。【００１４】
第１及び第２光電変換部は第１及び第２画素の中央に位置している。【００１５】
第１加算回路と第２加算回路とをさらに備える。第１加算回路は、第１及び第２画素の各々において、光電変換部の信号と光電変換膜の信号とを加算する。第２加算回路は、隣接している２つの第１及び第２画素との間で、第１光電変換部の信号と第２光電変換膜の信号との加算と、第２光電変換部の信号と第１光電変換膜の信号との加算とをする。
【００１６】
第１及び第２光電変換部は、半導体基板の表層に形成されたフォトダイオードであり、第１及び第２光電変換膜で覆われない部分を受光領域としている。第１及び第２光電変換部は、半導体基板上に形成された光電変換膜であり、第１及び第２光電変換膜で覆われない部分を受光領域としていてもよい。【００１７】
半導体基板上には、光透過性を有する絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に第１及び第２光電変換膜が形成されている。受光領域上に位置している絶縁膜の表面には、微細な凹凸が形成されていることが好ましい。【００１８】
各第１及び第２画素の各々は、マイクロレンズとインナーレンズとをさらに備える。マイクロレンズは、各第１及び第２画素の各々の中心に光軸が一致している。インナーレンズは、マイクロレンズの内側にあり、頂点が受光領域の中心に一致している。【００１９】
第１及び第２光電変換膜は、その側面に、高屈折率材料の反射壁が形成されていることが好ましい。【００２０】
第１及び第２画素はカラーフィルタを有する。このカラーフィルタは、受光領域上に位置する部分と、第１及び第２光電変換膜上に位置する部分との間で、厚みが異なってもよい。また、受光領域の面積と、第１及び第２光電変換膜の面積とが異なってもよい。【００２１】
本発明のデジタルカメラは、被写体の画像を結像する撮影レンズと、画像を撮像する固体撮像装置とを有する。この固体撮像装置は、第１及び第２画素を備えていることを特徴としている。第１画素は、入射光を光電変換する第１光電変換部と第１光電変換膜とを有し、この第１光電変換膜は、第１光電変換部に対して第１の方向にずれている。第２画素は、入射光を光電変換する第２光電変換部と第２光電変換膜とを有し、この第２光電変換膜は、第２光電変換部に対して、前記第１の方向と逆の第２方向にずれている。第１及び第２光電変換膜は、第１及び第２光電変換部の入射側の一部を覆っている。【００２２】
第１及び第２光電変換部は第１及び第２画素の中央に位置している。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、第１及び第２画素は、光電変換部の他に光電変換膜を備えるとともに、第１及び第２画素の間では光電変換膜と光電変換部との位置が逆になっている。この光電変換部と光電変換膜とは、いずれも光電変換機能を有しているから、第１及び第２画素の広い領域で光電変換が可能となる。これにより、第１及び第２画素の感度の向上を図ることができる。【００２４】
また、焦点検出時及び立体画像の撮像時には、光電変換部と光電変換膜の信号を、第１画素と第２画素との間で加算し、通常画像の撮像時には光電変換部と光電変換膜の信号を画素内で加算するから、従来のように第１及び第２画素から１画素分の撮像信号を生成する場合に比べて、撮影画像の解像度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】固体撮像装置の画素の構成を示す平面図である。
【図３】第１画素と第２画素を並べて表示した断面図である。
【図４】第１加算回路による加算処理を説明する説明図である。
【図５】第２加算回路による加算処理を説明する説明図である。
【図６】デジタルカメラの撮像手順を説明するフローチャートである。
【図７】固体撮像装置の比較例を示す断面図である。
【図８】フォトダイオードに代えてメイン光電変換膜を設けた第２実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図９】絶縁膜の表面に微細凹凸形状を有する第３実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図１０】第３実施形態の粒状異物層及び光電変換膜の積層工程を説明する説明図である。
【図１１】粒状異物層及び光電変換膜のエッチング工程を説明する説明図である。
【図１２】エッチング工程後の絶縁膜の表面状態を説明する説明図である。
【図１３】インナーレンズを有する第４実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図１４】隣接する２つの第１画素の構造を示す第５実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図１５】カラーフィルタが部分的に厚く形成された第６実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図１６】第６実施形態のレジスト層形成工程及びエッチバック工程を説明する説明図である。
【図１７】エッチバック工程の平坦化層の表面状態を説明する説明図である。
【図１８】カラーフィルタが部分的に薄く形成された第７実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図１９】第７実施形態のレジスト層形成工程及びエッチバック工程を説明する説明図である。
【図２０】エッチバック工程の平坦化層の表面状態を説明する説明図である。
【図２１】光電変換膜の面積を減少させた第８実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図２２】光電変換膜の面積を増加させた固体撮像装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
図１において、デジタルカメラ１０は、ＣＰＵ１１を有する。ＣＰＵ１１は、シャッタボタンや各種操作ボタンを含む操作部１２からの制御信号に基づき、メモリ（図示せず）から読み出した各種プログラムやデータを逐次実行して、デジタルカメラ１０の各部を統括的に制御する。
【００２７】
デジタルカメラ１０は、立体視用の視差画像を生成することが可能な単眼３Ｄカメラとして機能する。デジタルカメラ１０は、視差画像を生成する特殊撮像モードと、視差のない通常画像（２次元の静止画）を生成する通常撮像モードを有している。デジタルカメラ１０の撮像モードの切り替えは操作部１２で行われる。なお、デジタルカメラ１０は、動画撮像も可能である。
【００２８】
レンズユニット１４には、撮影レンズ１５やメカシャッタ１６の他に、周知のフォーカス機構（図示せず）が組み込まれている。メカシャッタ１６やフォーカス機構は、レンズドライバ１８を介してＣＰＵ１１によって制御される。フォーカス機構は、撮影レンズ１５内のフォーカスレンズ（図示せず）を光軸方向に移動して焦点調整を行う。
【００２９】
メカシャッタ１６は、撮像部２０の固体撮像装置１７への光の入射を阻止する閉じ位置と、固体撮像装置１７への光の入射を許容する開き位置との間で移動する可動部（図示せず）を有する。メカシャッタ１６は、可動部を各位置に移動させることによって、撮影レンズ１５から固体撮像装置１７へと至る光路を開放または遮断する。また、レンズユニット１４には、固体撮像装置１７に入射する光量を制御する絞り（図示せず）が含まれている。
【００３０】
撮像部２０は、固体撮像装置１７を備え、撮影レンズ１５からの光を電気的な撮像信号に変換して出力する。この撮像部２０は、通常画像の生成のための撮像信号と、視差画像の生成及び位相差ＡＦに用いられる撮像信号とをそれぞれ生成する。
【００３１】
画像処理回路２２は、撮像部２０から入力される撮像信号に対して階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種処理を施して画像データを生成する。画像処理回路２２は、通常撮像モード時に通常画像データを生成する。また、画像処理回路２２は、特殊撮像モード時に２つの視点画像データで構成される視差画像データを生成する。また、画像処理回路２２は、通常撮像モード及び特殊撮像モード中に一対の焦点検出用画像データを生成する。
【００３２】
ＡＦ検出部２３は、焦点検出用画像データに基づき、撮影レンズ１５を合焦させるための焦点調整量を求める。ＣＰＵ１１のＡＦ制御部２４は、ＡＦ検出部２３が求めた焦点調整量に基づき、レンズドライバ１８を介してフォーカスレンズを移動させて焦点調節を行う。
【００３３】
圧縮伸長処理回路２６は、画像処理回路２２で生成された各画像データに対して圧縮処理を施す。また、圧縮伸長処理回路２６は、メディアＩ／Ｆ２７を介してメモリカード２８から読み出された圧縮画像データに対して伸長処理を施す。メディアＩ／Ｆ２７は、メモリカード２８に対する各画像データの記録及び読み出しを行う。
【００３４】
外部Ｉ／Ｆ２９は、プリンタやパーソナルコンピュータなどの外部機器と接続して、この外部機器との間で各画像データを遣り取りする。この外部Ｉ／Ｆ２９には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などが用いられる。表示部３０は、液晶ディスプレイなどであり、スルー画（ライブビュー画像）や再生画像などを表示する。この表示部３０は、視差画像に対しては、立体画像を表示する。
【００３５】
撮像部２０は、固体撮像装置１７と、アンプ６２ａ及び６２ｂと、第１信号調整回路３３と、第２信号調整回路３４と、信号加算回路３５とを有する。これらの各回路は、固体撮像装置１７と同一の半導体基板上に形成されて撮像部２０を構成している。固体撮像装置１７は、ＣＭＯＳ型イメージセンサである。ＣＭＯＳドライバ３６は、ＣＰＵ１１の制御の下で固体撮像装置１７を駆動する。
【００３６】
図２及び図３において、固体撮像装置１７は、第１位相差画素（以下、単に第１画素という）３７と第２位相差画素（以下、単に第２画素という）３８とを有する。この第１画素３７を水平方向に配列した第１画素列３９ａと、第２画素３８を水平方向に配列した第２画素列３９ｂとが、垂直方向に交互に配列されるように、固体撮像装置１７の撮像面上に形成されている。垂直方向に隣接する第１画素３７と第２画素３８は、後の説明で明らかなように１組みとして扱われる。
【００３７】
第１画素３７は、第１フォトダイオード（ＰＤ）４１と、第１光電変換膜４２とを有する。第１ＰＤ４１と第１光電変換膜４２は、いずれも矩形状をしており、入射光を光電変換して信号電荷を発生する。図３に示すように、第１光電変換膜４２は、第１ＰＤ４１上の一部を覆うように配置されている。このため、光電変換部である第１ＰＤ４１は、右斜め上からの入射光に対して感度が高い。逆に、第１光電変換膜４２は、左斜め上からの入射光に対して感度が高い。
【００３８】
同様に、第２画素３８は、第２フォトダイオード（ＰＤ）４４と、第２光電変換膜４５とを有する。第２ＰＤ４４と第２光電変換膜４５は、いずれも矩形状をしており、入射光を光電変換して信号電荷を発生する。第２光電変換膜４５は、第２ＰＤ４４上の一部を覆うように配置されている。このため、光電変換部である第２ＰＤ４４は、左斜め上からの入射光に対して感度が高い。逆に、第２光電変換膜４５は、右斜め上からの入射光に対して感度が高い。第１及び第２光電変換膜４２，４５は、アモルファスシリコンや有機光電変換膜などで構成されている。
【００３９】
第１画素３７には、第１画素回路４６ａが設けられている。第２画素３８には、第２画素回路４６ｂが設けられている。第１画素回路４６ａは、第１ＰＤ４１と第１光電変換膜４２とに蓄積された信号電荷をそれぞれ増幅して信号電圧として出力する。第２画素回路４６ｂは、第２ＰＤ４４と第２光電変換膜４５とに蓄積された信号電荷をそれぞれ増幅して信号電圧として出力する。
【００４０】
第１及び第２画素回路４６ａ，４６ｂは、それぞれ、周知の読み出しトランジスタ、アンプトランジスタ、スイッチトランジスタ、リセットトランジスタ等を有する。読み出しトランジスタは、ＰＤ及び光電変換膜に蓄積された信号電荷を読み出す。アンプトランジスタは、読み出しトランジスタにより読み出された信号電荷を増幅し、信号電圧として出力する。スイッチトランジスタは、信号線への信号電圧の読み出しを制御する。リセットトランジスタは、ＰＤ及び光電変換膜に蓄積された信号電荷をクリアする。
【００４１】
また、固体撮像装置１７には、複数の駆動線４７と、複数の第１ＰＤ用信号線４８ａと、複数の第２ＰＤ用信号線４８ｂと、複数の第１光電変換膜用信号線４９ａと、複数の第２光電変換膜用信号線４９ｂとが設けられている。駆動線４７は、第１及び第２画素回路４６ａ，４６ｂを駆動する。
【００４２】
第１ＰＤ用信号線４８ａと第１光電変換膜用信号線４９ａとは、それぞれ水平方向に延びており、第１画素列３９ａ毎に設けられている。第２ＰＤ用信号線４８ｂと第２光電変換膜用信号線４９ｂとは、それぞれ水平方向に延びており、第２画素列３９ｂ毎に設けられている。
【００４３】
第１ＰＤ用信号線４８ａは、第１ＰＤ４１に蓄積された信号電荷に対応する信号電圧を読み出す。第２ＰＤ用信号線４８ｂは、第２ＰＤ４４に蓄積された信号電荷に対応する信号電圧を読み出す。第１光電変換膜用信号線４９ａは、第１光電変換膜４２に蓄積された信号電荷に対応する信号電圧を読み出す。第２光電変換膜用信号線４９ｂは、第２光電変換膜４５に蓄積された信号電荷に対応する信号電圧を読み出す。
【００４４】
駆動線４７は、垂直方向に延びており、第１及び第２画素３７，３８の列毎にそれぞれ設けられている。ＣＰＵ１１には、ＣＭＯＳドライバ３６が接続されている。ＣＭＯＳドライバ３６は、各駆動線４７を介して第１及び第２画素回路４６ａ，４６ｂを駆動する。
【００４５】
第１及び第２ＰＤ用信号線４８ａ，４８ｂに読み出された信号電圧は、それぞれ周知の出力回路やアンプ（いずれも図示せず）を経て、撮像信号として第１信号調整回路３３に出力される。同様に、第１及び第２光電変換膜用信号線４９ａ，４９ｂに読み出された信号電圧は、出力回路やアンプを経て、撮像信号として第２信号調整回路３４に出力される。以下、第１ＰＤ４１に対応する撮像信号を第１ＲＰ撮像信号といい、第１光電変換膜４２に対応する撮像信号を第１ＬＦ撮像信号という。また、第２ＰＤ４４に対応する撮像信号を第２ＬＰ撮像信号といい、第２光電変換膜４５に対応する撮像信号を第２ＲＦ撮像信号という。
【００４６】
図３において、Ｐ型シリコンで形成された半導体基板（Ｐｓｕｂ）５１の表層には、第１及び第２ＰＤ４１，４４をそれぞれ構成するＮ型層が形成されている。また、半導体基板５１には、図示は省略するが、前述の第１及び第２画素回路４６ａ，４６ｂが形成されている。
【００４７】
半導体基板５１上には、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成された透明な絶縁膜５４が設けられている。絶縁膜５４上には、例えばタングステンにより形成された遮光膜５５が設けられている。遮光膜５５は、第１ＰＤ４１上に位置する第１偏心開口５５ａと、第２ＰＤ４２上に位置する第２偏心開口５５ｂとを有する。
【００４８】
第１偏心開口５５ａは、第１ＰＤ４１の中心に対して左方向にずれた位置に形成されている。これにより、第１ＰＤ４１の略右半分の遮光領域（以下、単に右領域という）は遮光膜５５で覆われ、略左半分の受光領域（以下、単に左領域という）は露呈している。一方、第２偏心開口５５ｂは、第２ＰＤ４４の中心に対して右方向にずれた位置に形成されている。これにより、第２ＰＤ４４の左領域（遮光領域）は遮光膜５５で覆われ、右領域（受光領域）は露呈している。
【００４９】
遮光膜５５上には、第１光電変換膜４２と第２光電変換膜４５とが設けられている。第１光電変換膜４２は、第１ＰＤ４１の右領域を覆うように配置されている。第２光電変換膜４５は、第２ＰＤ４４の左領域を覆うように配置されている。
【００５０】
第１及び第２光電変換膜４２，４５と、遮光膜５５とを覆うように、光透過性の平坦化層５７が設けられている。平坦化層５７の上面は平坦化されており、この上にカラーフィルタ５８が設けられている。カラーフィルタ５８は、第１及び第２画素３７，３８毎に設けられている。隣接する一組の第１及び第２画素３７，３８上のカラーフィルタ５８は同色である。
【００５１】
図３では省略されているが、平坦化層５７内には、前述の第１及び第２ＰＤ用信号線４８ａ，４８ｂ、第１及び第２光電変換膜用信号線４９ａ，４９ｂ、及び駆動線４７が形成されている。
【００５２】
カラーフィルタ５８の上には、第１及び第２マイクロレンズ５９ａ，５９ｂが設けられている。第１マイクロレンズ５９ａの光軸ＯＡ１は、第１ＰＤ４１の中心線（第１画素３７の中心線）上に位置している。第２マイクロレンズ５９ｂの光軸ＯＡ２は、第２ＰＤ４４の中心線（第２画素３８の中心線）上に位置している。
【００５３】
第１マイクロレンズ５９ａに右斜め方向から入射した入射光６０Ｒ１は、第１マイクロレンズ５９ａにより第１ＰＤ４１の左領域（受光領域）に集光される。逆に、第１マイクロレンズ５９ａに左斜め方向から入射した入射光６０Ｌ１は、第１マイクロレンズ５９ａにより第１光電変換膜４２に集光される。この入射光６０Ｌ１は、第１光電変換膜４２で光電変換され、さらに第１光電変換膜４２の直下には遮光膜５５が形成されているので、第１ＰＤ４１に到達することはない。したがって、第１ＰＤ４１は入射光６０Ｒ１に対して感度が高く、第１光電変換膜４２は入射光６０Ｌ１に対して感度が高い。
【００５４】
第２マイクロレンズ５９ｂに左斜め方向から入射した入射光６０Ｌ２は、第２マイクロレンズ５９ｂにより第２ＰＤ４４の右領域（受光領域）に集光される。逆に、第２マイクロレンズ５９ｂに右斜め方向から入射した入射光６０Ｒ２は、第２マイクロレンズ５９ｂにより第２光電変換膜４５に集光される。この入射光６０Ｒ２は、第２光電変換膜４５で光電変換され、さらに第２光電変換膜４５の直下には遮光膜５５が形成されているので、第２ＰＤ４４に到達することはない。したがって、第２ＰＤ４４は入射光６０Ｌ２に対して感度が高く、第２光電変換膜４２は入射光６０Ｒ２に対して感度が高い。
【００５５】
図１に示す第１信号調整回路３３は、第１アンプ６２ａを介して固体撮像装置１７と接続されている。この第１信号調整回路３３は、固体撮像装置１７から第１アンプ６２ａを介して入力された第１ＲＰ撮像信号及び第２ＬＰ撮像信号に対して、所定の係数Ｋ１を乗じる。
【００５６】
同様に、第２信号調整回路３４は、第２アンプ６２ｂを介して固体撮像装置１７と接続されている。第２信号調整回路３４は、固体撮像装置１７から第２アンプ６２ｂを介して入力された第１ＬＦ撮像信号及び第２ＲＦ撮像信号に対して、所定の係数Ｋ２を乗じる。係数Ｋ１，Ｋ２は、例えば各第１及び第２画素３７，３８に同じ光量の光が入射したときに、各撮像信号の大きさがほぼ等しくなるように設定されている。
【００５７】
信号加算回路３５は、第１及び第２信号調整回路３３，３４からそれぞれ入力された各撮像信号を所定の組合せで加算して画像処理回路２２に出力する。信号加算回路３５は、第１加算回路６４と第２加算回路６５とを有している。
【００５８】
図４において、第１加算回路６４は、各第１画素３７から時系列に読み出した第１ＲＰ撮像信号と第１ＬＦ撮像信号とを画素単位で加算して、第１画素内加算信号を生成する。また、第１加算回路６４は、各第２画素３８から時系列に読み出した第２ＬＰ撮像信号と第２ＲＦ撮像信号とを画素単位で加算して、第２画素内加算信号を生成する。第１画素内加算信号及び第２画素内加算信号の各信号は、それぞれ１画素分の信号に相当する。第１加算回路６４は、生成した第１及び第２画素内加算信号を画像処理回路２２に出力する。
【００５９】
画像処理回路２２は、第１画像処理部６６と第２画像処理部６７とを有している。第１画像処理部６６は、通常撮像モード時に作動する。第１画像処理部６６は、第１加算回路６４から入力された第１及び第２画素内加算信号に基づいて、通常画像データを生成する。
【００６０】
図５において、第２加算回路６５は、一対の第１及び第２画素３７，３８について撮像信号を加算する。具体的には、第２加算回路６５は、各第１画素３７から出力される第１ＲＰ撮像信号と、第２画素３８から出力される第２ＲＦ撮像信号とを１組の画素間で加算して第１画素間加算信号を生成する。また、第２加算回路６５は、第１画素３７から出力される第１ＬＦ撮像信号と、第２画素３８から出力される第２ＬＰ撮像信号とを１組の画素間で加算して第２画素間加算信号を生成する。これらの第１及び第２画素間加算信号は、画像処理回路２２に送られる。
【００６１】
第２画像処理部６７は、特殊撮像モード時に作動する。第２画像処理部６７は、第１及び第２画素３７，３８の各組から作成された第１画素間加算信号に基づき、Ｒ視点画像データ（第１画像）を作成、第１及び第２画素３７，３８の各組から作成された第２画素間加算信号に基づき、Ｌ視点画像データ（第２画像）を作成する。
【００６２】
次に、図６のフローチャートを参照しながらデジタルカメラ１０の作用について説明する。操作部１２により通常撮像モードまたは特殊撮像モードが選択されると、ＣＰＵ１１は、レンズドライバ１８を介してメカシャッタ１６を駆動するとともに、ＣＭＯＳドライバ３６を介して固体撮像装置１７を駆動する。
【００６３】
メカシャッタ１６が開放されると、固体撮像装置１７に被写体からの光が入射する。このとき、第１ＰＤ４１の左領域（受光領域）には、遮光膜５５に形成された第１偏心開口５５ａを介して入射光６０Ｒ１が入射する。一方、第１ＰＤ４１の右領域（遮光領域）に向かう入射光６０Ｌ１は、第１光電変換膜４２に入射する。同様に、第２ＰＤ４４の右領域（受光領域）には、遮光膜５５に形成された第２偏心開口５５ｂを介して入射光６０Ｌ２が入射する。一方、第２ＰＤ４４の左領域（遮光領域）に向かう入射光６０Ｒ２は、第２光電変換膜４５に入射する。このように、第１〜第２画素３７，３８のほぼ全領域で入射光が受光される。
【００６４】
固体撮像装置１７の第１及び第２画素３７，３８内の第１及び第２ＰＤ４１，４４と第１及び第２光電変換膜４２，４５は、それぞれ入射光を光電変換して信号電荷を生成し、これを蓄積する。これらの信号電荷は、ＣＭＯＳドライバ３６の制御の下、第１及び第２画素回路４６によって、信号電圧としてそれぞれ読み出される。
【００６５】
第１ＰＤ４１から出力された信号電圧は、第１ＰＤ用信号線４８ａを介して、第１ＲＰ撮像信号として第１信号調整回路３３に出力される。同様に、第２ＰＤ４４から出力された信号電圧は、第２ＰＤ用信号線４８ｂを介して、第２ＬＰ撮像信号として第１信号調整回路３３に出力される。また、第１光電変換膜４２から出力された信号電圧は、第１光電変換膜用信号線４９ａを介して、第１ＬＦ撮像信号として第２信号調整回路３４に出力される。同様に、第２光電変換膜４５から出力された信号電圧は、第２光電変換膜用信号線４９ｂを介して、第２ＲＦ撮像信号として、第２信号調整回路３４に出力される。
【００６６】
第１信号調整回路３３は、第１ＲＰ撮像信号及び第２ＬＰ撮像信号に対してそれぞれ所定の係数Ｋ１を乗じてから、信号を信号加算回路３５へ出力する。また、第２信号調整回路３４は、第１ＬＦ撮像信号及び第２ＲＦ撮像信号に対してそれぞれ所定の係数Ｋ２を乗じてから、信号を信号加算回路３５へ出力する。
【００６７】
第１加算回路６４は、図４に示すように、各第１画素３７からの第１ＲＰ撮像信号と第１ＬＦ撮像信号とを画素内で加算して第１画素内加算信号を生成し、各第２画素３８からの第２ＬＰ撮像信号と第２ＲＦ撮像信号とを画素内で加算して第２画素内加算信号を生成する。この第１及び第２画素内加算信号は、画像処理回路２２に出力される。
【００６８】
一方、第２加算回路６５は、図５に示すように、第１ＲＰ撮像信号と第２ＲＦ撮像信号とを、一対の第１及び第２画素３７，３８間で加算して第１画素間加算信号を生成する。また、第１ＬＦ撮像信号と第２ＬＰ撮像信号とを、一対の第１及び第２画素３７，３８間で加算して第２画素間加算信号を生成する。この第１及び第２画素間加算信号は、画像処理回路２２に出力される。
【００６９】
画像処理回路２２は、デジタルカメラ１０の動作モードが通常撮像モードの場合には、第１画像処理部６６を作動させる。第１画像処理部６６は、第１加算回路６４から入力された第１及び第２画素内加算信号に基づき、通常画像データを生成する。
【００７０】
一方、画像処理回路２２は、デジタルカメラ１０の動作モードが特殊撮像モードの場合には、第２画像処理部６７を作動させる。第２画像処理部６７は、第２加算回路６５から入力された第１及び第２画素間加算信号に基づき、Ｒ視点画像データとＬ視点画像データとをそれぞれ生成する。
【００７１】
なお、通常撮像モード時には、上記動作が所定のサイクルで繰り返し行われ、第１画像処理部６６により生成された通常画像データが表示部３０へ出力される。また、特殊撮像モード時には、Ｒ視点画像データとＬ視点画像データとが所定のサイクルで作成され、表示部３０に送られて立体画像が表示される。なお、表示部３０が立体画像用でない場合には、Ｒ視点画像データが表示部３０へ出力される。これにより、表示部３０に２次元画像または３次元画像のスルー画が表示される。
【００７２】
また、画像処理回路２２は、通常撮像モード及び特殊撮像モードのいずれにおいても、固体撮像装置１７の撮像領域の一部（例えば中央領域）に存在する第１及び第２画素３７，３８の第１及び第２画素間加算信号に基づき、位相差ＡＦに用いるＲ焦点検出用画像データ（第１画像）とＬ焦点検出用画像データ（第２画像）とをそれぞれ生成する。この第１及び第２画像は、撮影レンズ１５の合焦状態に応じて被写体像が左右方向にずれる。なお、特殊撮像モード時には、撮像領域の全域から得たＲ視点画像データ及びＬ視点画像データを第１及び第２画像としてもよい。この第１及び第２画像は、ＡＦ検出部２３に送られる。
【００７３】
ＡＦ検出部２３は、第１及び第２画像を解析して、第１及び第２画像のずれ方向及びずれ量を検知することで、撮影レンズ１５内のフォーカスレンズの焦点調整量（合焦位置）を求める。この焦点調整量に基づき、ＡＦ制御部２４はレンズドライバ１８を介してフォーカスレンズを移動してＡＦ処理を実行する。なお、位相差ＡＦについては、例えば特許第２９５９１４２号や特開２００９−１２８８９２号などに詳細に説明されているので、詳しい説明を省略する。このＡＦ処理は、操作部１２で撮像指示がなされるまで、所定のサイクルで実行される。
【００７４】
通常撮像モード下において操作部１２のレリーズボタンが半押しされると、周知のように、第１及び第２画像の輝度に応じて露光量が算出される。この露光量に応じて、絞り値と露出時間（蓄積時間）が決定される。得られた絞り値に応じて絞りが制御される。
【００７５】
レリーズボタンが全押しされて撮像が指示されると、全画素がリセットされて、蓄積されていた電荷が強制排出される。このリセット後に露出が開始され、各画素の光電変換と電荷蓄積が開始される。そして、露出時間に達すると、メカシャッタ１６が閉じて露光が終了する。
【００７６】
露光が終了すると、固体撮像装置１７から１フレーム分の撮像信号が出力され、第１及び第２信号調整回路３３，３４、第１加算回路６４、及び画像処理回路２２にて各種処理が施されて、通常画像データが生成される。この通常画像データは、圧縮伸張処理回路２６にて圧縮された後、メディアＩ／Ｆ２７を経由してメモリカード２８に記録される。なお、撮像信号の取り込み後に、メカシャッタ１６が再び開き、スルー画の撮像が開始される。
【００７７】
第１及び第２画素３７，３８は、それぞれ右斜め入射光と左斜め入射光のいずれも受光するため、画素内加算を行うことによって、通常画素とほぼ同等の感度の撮像信号が得られる。このため、従来のように、感度を高めるために画素加算を行う必要がなく、解像度の低下が生じない。
【００７８】
これに対して図７に示す比較例では、固体撮像装置７０には、第１ＰＤ４１の右領域及び第２ＰＤ４４の左領域は遮光されており、図３ないし図５に示す第１光電変換膜４２、第２光電変換膜４５が設けられていない。この比較例では、第１画素３７は、第１ＰＤ４１の約半分の領域でのみ入射光を受光し、第２画素３８は、第２ＰＤ４４の約半分の領域でのみ入射光を受光する。このため、通常画像データの生成時には、信号加算回路７１により第１画素３７の第１ＲＰ撮像信号と、第２画素３８の第２ＬＰ撮像信号とを加算（画素加算）して、１画素分の撮像信号を生成する必要がある。これにより、通常撮影画像データの解像度が１／２に低下する。
【００７９】
特殊撮像モード下において操作部１２で撮像指示がなされると、前述したように、自動露出制御の下で、立体画像の撮影が行われる。撮影後に、固体撮像装置１７から１フレーム分の撮像信号が取り出され、第１及び第２信号調整回路３３，３４、第２加算回路６５、画像処理回路２２にて各種処理が施されて、Ｒ視点画像データ及びＬ視点画像データが生成される。このＲ視点画像データ及びＬ視点画像データは、圧縮伸張処理回路２６により、画像圧縮されてから、視差画像データとして１つの画像ファイルとしてメモリカード２８に記録される。
【００８０】
Ｒ視点画像データ及びＬ視点画像データは、第１及び第２画素間加算信号に基づき生成される。第２加算回路６５による画素間加算により２個の画素から２個の画素信号が作成されるから、感度が向上する。立体画像の撮影後、メカシャッタ１６が再び開くので、スルー画の撮像が再び開始される。
【００８１】
［第２実施形態］
次に、図８を用いて本発明の第２実施形態の固体撮像装置７４を説明する。上記第１実施形態では、第１及び第２画素３７，３８は、それぞれ第１ＰＤ４１、第２ＰＤ４４を有しているが、固体撮像装置７４ではＰＤの代わりに光電変換膜を用いる。なお、第１実施形態の固体撮像装置１７と構成が同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する（第３実施形態以降も同様）。
【００８２】
固体撮像装置７４の第１画素３７には、絶縁膜５４上に第１メイン光電変換膜７６が形成されている。また、第２画素３８には、絶縁膜５４上に第２メイン光電変換膜７７が形成されている。第１及び第２メイン光電変換膜７６，７７は、第１実施形態の第１及び第２光電変換膜４２，４５と同じ材料で形成されている。
【００８３】
第１メイン光電変換膜７６の右領域上には、絶縁膜５４ａを介して第１サブ光電変換膜７８が形成されている。また、第２メイン光電変換膜７７の左領域上には、絶縁膜５４ａを介して第２サブ光電変換膜７９が形成されている。なお、第１及び第２サブ光電変換膜７８，７９も第１実施形態の第１及び第２光電変換膜４２，４５と同じ材料で形成されている。
【００８４】
第１マイクロレンズ５９ａに入射した右斜め方向から入射光６０Ｒ１は、第１メイン光電変換膜７６の左領域に集光される。逆に、第１マイクロレンズ５９ａに左斜め方向から入射した入射光６０Ｌ１は、第１サブ光電変換膜７８に集光される。入射光６０Ｌ１は、その大部分が第１サブ光電変換膜７８で光電変換され、第１メイン光電変換膜７６には殆ど到達しない。これにより、第１メイン光電変換膜７６は入射光６０Ｒ１に対して感度が高く、第１サブ光電変換膜７８は入射光６０Ｌ１に対して感度が高い。
【００８５】
一方、第２マイクロレンズ５９ｂに左斜め方向から入射した入射光６０Ｌ２は、第２メイン光電変換膜７７の右領域に集光される。逆に、第２マイクロレンズ５９ｂに右斜め方向から入射した入射光６０Ｒ２は、第２サブ光電変換膜７９に集光される。入射光６０Ｌ２は、その大部分が第２サブ光電変換膜７９で光電変換され、第２メイン光電変換膜７７には殆ど到達しない。これにより、第２メイン光電変換膜７７は入射光６０Ｌに対して感度が高く、第２サブ光電変換膜７９は入射光６０Ｒに対して感度が高い。
【００８６】
このように固体撮像装置７４は、第１実施形態の固体撮像装置１７と同様に、第１及び第２画素３７，３８のほぼ全領域で受光を行うので、第１実施形態の固体撮像装置１７と同様の効果が得られる。
【００８７】
［第３実施形態］
次に、図９を用いて第３実施形態の固体撮像装置８１を説明する。上記第１実施形態では、第１ＰＤ４１の左領域（受光領域）上の絶縁膜５４（以下、第１Ｌ絶縁膜５４ａという）の表面、及び第２ＰＤ４４の右領域（受光領域）上の絶縁膜５４（以下、第２Ｒ絶縁膜５４ｂという）の表面は、それぞれ平坦化されている。これに対して、第３実施形態の固体撮像装置８１では、受光領域上にある第１Ｌ及び第２Ｒ絶縁膜５４ａ，５４ｂの表面は、それぞれが微細凹凸形状（例えば、円錐状の多数の突起からなる形状）を有する凹凸面８２に形成されている。
【００８８】
また、第１及び第２光電変換膜４２，４５と遮光膜５５との間にＳｉＯ２などの粒状異物を含む粒状異物層８３が設けられている。この粒状異物層８３は、凹凸面８２の形成に用いられる。
【００８９】
第１Ｌ及び第２Ｒ絶縁膜５４ａ，５４ｂの表面を凹凸面８２にすることで、平坦化層５７と第１Ｌ及び第２Ｒ絶縁膜５４ａ，５４ｂとの間の平均屈折率の変化が連続的となり、表面反射が抑制されて、第１及び第２画素３７，３８の感度が向上する。特に、円錐状の突起は、入射光を第１ＰＤ４１または第２ＰＤ４４に向けて反射するので、反射光を有効利用することができる。
【００９０】
次に、凹凸面８２の形成方法について図１０〜図１２を参照して説明する。以下、第１画素３７について説明するが、第２画素３８についても同様である。まず、図１０において、半導体基板５１の表面上に形成された絶縁膜５４上に、遮光膜５５、粒状異物層８３、光電変換膜８４をそれぞれ順に積層する。
【００９１】
次いで、図１１において、光電変換膜８４上にレジスト層８５を形成し、このレジスト層８５の第１Ｌ絶縁膜５４ａの直上位置に開口８５ａを形成する。このレジスト層８５をマスクとして、半導体基板５１上の各層に対してエッチング処理を施す。これにより、第１Ｌ絶縁膜５４ａ上の光電変換膜８４が除去され、続いて粒状異物層８３がエッチングされる。粒状異物層８３は、粒状異物とその他の部分とでエッチングレートが異なるため、エッチング中の粒状異物層８３の表面は微細凹凸形状となる。
【００９２】
第１Ｌ絶縁膜５４ａ上の粒状異物層８３が除去されると、その表面の微細凹凸形状が第１Ｌ絶縁膜５４ａ上の遮光膜５５の表面に転写される。そして、第１Ｌ絶縁膜５４ａ上の遮光膜５５が除去されるとともに、その表面の微細凹凸形状が第１Ｌ絶縁膜５４ａの表面に転写される。これにより、図１２に示すように、第１Ｌ絶縁膜５４ａの表面に凹凸面８２が形成され、エッチング処理が終了する。
【００９３】
この後、光電変換膜８４上からレジスト層８５を除去することで、凹凸面８２の形成が完了する。光電変換膜８４は、さらにエッチング処理等によって不要な部分を除去することで、などを行うことにより、第１及び第２光電変換膜４２，４５が形成される。
【００９４】
［第４実施形態］
次に、図１３に示す本発明の第４実施形態の固体撮像装置８７を説明する。上記第１実施形態では、第１及び第２マイクロレンズ５９ａ，５９ｂにより入射光を第１ＰＤ４１と第１光電変換膜４２、第２ＰＤ４４と第２光電変換膜４５にそれぞれ集光させているが、通常撮影画像や視差画像にケラレが発生するおそれがある。
【００９５】
そこで、固体撮像装置８７は、第１マイクロレンズ５９ａと第１ＰＤ４１及び第１光電変換膜４２との間に第１インナーレンズ８８ａを有し、第２マイクロレンズ５９ｂと第２ＰＤ４４及び第２光電変換膜４５との間に第２インナーレンズ８８ｂを有している。
【００９６】
第１インナーレンズ８８ａは、最も厚い頂点が第１ＰＤ４１の左領域（受光領域）の中心上に位置し、この中心上から遠ざかるのに従って厚みが薄くなる下凸形状である。一方、第２インナーレンズ８８ｂは、最も厚い頂点が第２ＰＤ４４の右領域（受光領域）の中心上に位置し、この中心上から遠ざかるのに従って厚みが薄くなる下凸形状である。このため、第１及び第２光電変換膜４２，４５は、それぞれ第１及び第２インナーレンズ８８ａ，８８ｂの裾部の下に位置する。
【００９７】
第１インナーレンズ８８ａは、第１マイクロレンズ５９ａに右斜め方向から入射した入射光６０Ｒ１を第１ＰＤ４１の受光領域に集光させ、第１マイクロレンズ５９ａに左斜め方向から入射した入射光６０Ｌ１を第１光電変換膜４２に入射させる。また、第２インナーレンズ８８ｂは、第２マイクロレンズ５９ｂに左斜め方向から入射した入射光６０Ｌ２を第２ＰＤ４４の受光領域に集光させ、第２マイクロレンズ５９ｂに右斜め方向から入射した入射光６０Ｒ２を第２光電変換膜４５に入射させる。このように、第１及び第２マイクロレンズ５９ａ，５９ｂは、第１及び第２マイクロレンズ５９ａ，５９ｂへの入射光を、ＰＤと光電変換膜とに適切に入射させる。
【００９８】
なお、固体撮像装置８７では、各画素に１つのインナーレンズを設けているが、各画素に複数のインナーレンズを設けてもよい。例えば、第１画素３７について、第１ＰＤ４１の受光領域上と第１光電変換膜４２上とにそれぞれインナーレンズを形成し、第２画素３８について、第２ＰＤ４４の受光領域上と第２光電変換膜４５上とにそれぞれインナーレンズを形成する。
【００９９】
［第５実施形態］
次に、図１４に示す本発明の第５実施形態の固体撮像装置９０を説明する。上記第１実施形態では第１及び第２光電変換膜４２，４５の側面が露呈している。これに対して、固体撮像装置９０は、第１及び第２光電変換膜４２，４５の側面に、高屈折率材料で形成された反射壁９１が形成されている。これにより、例えば、第１画素３７ａに入射した入射光６０Ｒ１の一部が、隣の第１画素３７ｂの第１光電変換膜４２の側面に入射した場合には、反射壁９１により反射されて第１画素３７ａに戻り、第１ＰＤ４１に入射する。このように、入射光が隣の画素の光電変換膜に入射することが防止される。
【０１００】
また、このため、第１画素３７の第１ＰＤ４１と、第２画素３８の第２ＰＤ４４とに入射する入射光量が増加し、第１及び第２画素３７，３８の感度が向上する。
【０１０１】
［第６実施形態］
図１５に示す本発明の第６実施形態の固体撮像装置９５では、カラーフィルタ９６が部分的に厚く形成されている。具体的には、カラーフィルタ９６の第１ＰＤ４１の左領域（受光領域）上に位置する部分と、第２ＰＤ４４の右領域（受光領域）上に位置する部分に、下方に突出した突出部９６ａが形成されている。この突出部９６ａの厚みを増減することで通過光量を変化させ、第１及び第２ＰＤ４１，４４の感度を調整することができる。
【０１０２】
このカラーフィルタ９６の形成方法について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６において、平坦化層５７を形成した後、この平坦化層５７上にレジスト層９８を形成する。次に、このレジスト層９８の第１ＰＤ４１の左領域の直上位置と第２ＰＤ４４の右領域の直上位置とにそれぞれ開口９８ａを形成する。そして、レジスト層９８及び平坦化層５７を全面エッチングする、いわゆるエッチバック処理を行う。
【０１０３】
このエッチバック処理により、図１７に示すように、平坦化層５７には、第１ＰＤ４１の左領域の直上位置、及び第２ＰＤ４４の右領域の直上位置にそれぞれ凹部５７ａが形成される。そして、平坦化層５７上にカラーフィルタ材料を塗布することにより、凹部５７ａ内がカラーフィルタ材料で埋められる。このカラーフィルタ材料を硬化させることにより、突出部９６ａを有するカラーフィルタ９６が形成される。
【０１０４】
［第７実施形態］
図１８に示す本発明の第７実施形態の固体撮像装置１００は、カラーフィルタ１０１が部分的に薄く形成されている。具体的には、カラーフィルタ１０１の第１ＰＤ４１の左領域上に位置する部分と、第２ＰＤ４４の右領域上に位置する部分とに、他の部分よりも厚みの薄い薄肉部１０１ａが形成されている。この薄肉部１０１ａの厚みを増減することで、第６実施形態と同様に、第１及び第２ＰＤ４１，４４の感度を調整することができる。
【０１０５】
このカラーフィルタ１０１の形成方法を説明する。図１９において、平坦化層５７上にレジスト層１０３を形成する。このレジスト層１０３は、第１ＰＤ４１の左領域の直上位置と第２ＰＤ４４の右領域の直上位置のみを覆っている。
【０１０６】
次いで、第６実施形態と同様にエッチバック処理を行う。これにより、図２０に示すように、平坦化層５７には、第１ＰＤ４１の左領域の直上位置と、第２ＰＤ４４の右領域の直上位置とにそれぞれ突部５７ｂが形成される。そして、平坦化層５７上にカラーフィルタ材料を塗布して硬化させることにより、薄肉部１０１ａを有するカラーフィルタ９６が形成される。
【０１０７】
なお、第６実施形態及び第７実施形態において、カラーフィルタの第１ＰＤ４１の左領域の直上に位置する部分と第２ＰＤ４４の右領域の直上に位置する部分との色の種類（例えば赤色、緑色、青色）を他の部分と変えてもよい。また、１つの画素に、補色となる２つのカラーフィルタを設けてもよい。さらに、カラーフィルタを無くして輝度情報のみを得るようにしてもよい。
【０１０８】
［第８実施形態］
次に、図２１に示す本発明の第７実施形態の固体撮像装置１０４では、第１及び第２光電変換膜４２ａ，４５ａの面積を第１実施形態よりもΔＳだけ減少させている。これにより、第１及び第２光電変換膜４２ａ，４５ａの感度を低下させることができる。
【０１０９】
逆に、図２２に示す固体撮像装置１０５のように、第１及び第２光電変換膜４２ｂ，４５ｂの面積を第１実施形態よりもΔＳだけ増加させることにより、第１及び第２光電変換膜４２ｂ，４５ｂの感度を増加させることができる。
【０１１０】
このように第１及び第２光電変換膜の面積を増減することにより、第１及び第２光電変換膜の感度を調整することができる。これにより、ＰＤと光電変換膜との面積を適切に調整することで、両者の感度差を無くすことができる。
【０１１１】
第１及び第２光電変換膜４２，４５に入射した入射光は、その殆どが光電変換され、第１〜第２ＰＤ４１、４４には殆ど到達しないため、第１及び第２光電変換膜４２，４５下の遮光膜５５を省略してもよい。
【０１１２】
上記各実施形態では、固体撮像装置が第１及び第２画素のみで構成され、通常画像の撮像の他に、立体画像の撮像を可能にしている。通常画像の撮像だけでよい場合には、第１及び第２画素は位相差方式のＡＦ制御に利用される。この場合には、測距領域例えば画面の中央部に、第１及び第２画素を配置する。そして、画面の周辺部には、光電変換部のみが形成された第３画素（通常画素）を配置する。また、測距領域が画面全体の場合には、第１画素と第２画素のペアが画面内の適宜な位置に分散的に配置され、画面の残りの領域には第３画素が配置される。
【０１１３】
上記各実施形態では、第１実施形態の固体撮像装置１７は、第１画素列３９ａと第２画素列３９ｂとが交互に配列されているが、第１及び第２画素の配列パターンはこれに限定されない。
【０１１４】
上記各実施形態では、同一半導体基板上に、固体撮像装置と、第１及び第２信号調整回路３３，３４と、信号加算回路３５が形成されているが、これらを別体としてもよい。
【０１１５】
表示部３０としては、液晶ディスプレイなどの２次元画像表示を行うもの、または、３次元画像表示を行うものが用いられる。この２次元画像表示には、レンチキュラ方式、視差バリア方式、パララックスバリア方式、アナグリフ方式、フレームシーケンシャル方式、ライトディレクション方式などが用いられている。
【０１１６】
光電変換部（例えばフォトダイオード）上に、光電変換膜が重なって配置されているが、光電変換部の横に光電変換膜を並べて配置してもよい。また、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置の他に、ＣＣＤ型の固体撮像装置に対しても、本発明を適用することができる。
【０１１７】
隣接する第１画素と第２画素とが１組として用いられ、組単位で信号電荷の読出しを行なってから、画素内加算又は画素間加算が行われる。この他に、画素単位で読出しを行うとともに、同じ組の第１画素と第２画素とは連続して読み出し、その後加算処理をしてもよい。また、画素単位で信号を読み出し、光電変換部の画素信号と光電変換膜の画素信号とを画像処理してから、２種類のフレームメモリに書き込む。この書込後に、各画素信号を読み出し、演算部で組単位の加算処理をしてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  デジタルカメラ
１７，７４，８１，８７，９０，９５，１００，１０４，１０５  固体撮像装置
３７  第１位相差画素（第１画素）
３８  第２位相差画素（第２画素）
４１  第１ＰＤ
４２  第１光電変換膜
４４  第２ＰＤ
４５  第２光電変換膜
５８，９６，１０１  カラーフィルタ
５９ａ  第１マイクロレンズ
５９ｂ  第２マイクロレンズ
７６，７７  メイン光電変換膜
７８，７９  サブ光電変換膜
８２  凹凸面
８８ａ  第１インナーレンズ
８８ｂ  第２インナーレンズ
９１  反射壁
【図１】
0005563166.tif 000002
【図２】
0005563166.tif 000003
【図３】
0005563166.tif 000004
【図４】
0005563166.tif 000005
【図５】
0005563166.tif 000006
【図６】
0005563166.tif 000007
【図７】
0005563166.tif 000008
【図８】
0005563166.tif 000009
【図９】
0005563166.tif 000010
【図１０】
0005563166.tif 000011
【図１１】
0005563166.tif 000012
【図１２】
0005563166.tif 000013
【図１３】
0005563166.tif 000014
【図１４】
0005563166.tif 000015
【図１５】
0005563166.tif 000016
【図１６】
0005563166.tif 000017
【図１７】
0005563166.tif 000018
【図１８】
0005563166.tif 000019
【図１９】
0005563166.tif 000020
【図２０】
0005563166.tif 000021
【図２１】
0005563166.tif 000022
【図２２】
0005563166.tif 000023